Изучение электронов, соединение двух сфер физики Соединение твердых тел и мягкой материи

Изучение электронов, соединение двух сфер физики Соединение твердых тел и мягкой материи

Физика конденсированного состояния, которая анализирует поведение электронов в организованном твердом веществе, рассматривалась как совершенно отдельная область исследования от физики мягкой материи, которая касается жидкостей, гелей и т. Д. Но в новом исследовании ученые из Японии теперь Обнаружено, что при определенных особых условиях электроны в твердом веществе проявляют свойства, аналогичные составляющим частицам мягкого вещества.

Электроны представляют собой интересные частицы, которые могут изменять свое поведение в соответствии с условиями их существования. Например, в явлении, называемом переходом Мотта, электроны начинают по-разному взаимодействовать со своими соседями и средой в материале. Обычно электроны в материале имеют низкие уровни взаимодействия друг с другом и, следовательно, перемещаются достаточно свободно, чтобы материал проводил электричество (и материал проявляет металлические свойства). Но при определенных условиях эти самые электроны начинают взаимодействовать друг с другом на высоком уровне, и их движение становится ограниченным. Это приводит к тому, что материал становится изолятором. Изменение свойств материала называется Мотт-переходом.

На переходе Мотта наблюдаются такие явления, как высокотемпературная сверхпроводимость и гигантское магнитосопротивление, которые имеют массовое промышленное применение. Таким образом, изучение этих явлений является необходимым. Но для истинного открытия этих явлений важно понять поведение электронов в неупорядоченных материалах (материалах, в которых расположение составляющих частиц прерывается в точках на большом расстоянии).

Группа ученых из Токийского университета науки, Токийского университета и Университета Тохоку в Японии, возглавляемая профессором Тетсуаки Итоу, недавно приступила к расследованию именно этого. Они использовали квазидвумерный органический изолятор Мотта, названный ĸ- (ET)2Cu [N (CN)2] Cl (далее ĸCl), чей беспорядок и уровень взаимодействия с электронами они независимо контролируют, облучая материал рентгеновскими лучами и применяя давление соответственно. Когда они облучали ĸCl рентгеновскими лучами в течение 500 часов, они обнаружили, что движение электронов замедлилось в диапазоне от одного миллиона до ста миллионов. Это означало, что его электроны начинают вести себя странным образом, как будто они являются составными частицами мягкого вещества (например, полимеры, гели, крем и т. Д.). Когда ученые оказали давление на облученный ĸCl, поведение электрона нормализовалось.

Из этих наблюдений ученые пришли к выводу, что для того, чтобы электроны в твердых телах вели себя как частицы мягкой материи, важны два фактора: материал должен находиться вблизи точки перехода Мотта и должен быть беспорядок. Одновременное существование этих двух факторов является проявлением явления, подобного фазе Гриффитса, которое уже было установлено для магнитных материалов. Исследователи обнаружили здесь доказательство его электронного аналога: электронной фазы Гриффитса. «Наши результаты предоставляют экспериментальные доказательства того, что сценарий Гриффитса также применим к системам Мотта-перехода». отмечает профессор Ито.

Изучение электронов, соединение двух сфер физики Соединение твердых тел и мягкой материи

Это захватывающее новое исследование опубликовано в «Physical Review Letters» в разделе «Предложение редактора», которое предлагается журналом, когда исследование интересно и важно. Исследование представляет собой мост между физикой конденсированной материи и физикой мягкой материи, которая до сих пор развивалась совершенно независимо. «Мы ожидаем, что с публикацией нашего исследования будут проведены дальнейшие обсуждения, связывающие эти дисциплины». говорит профессор Ито. Выводы, полученные в результате этого исследования, могут позволить ученым объяснить механизмы, лежащие в основе этих экзотических явлений, которые могут иметь очень мощные приложения, не в последнюю очередь из которых можно открыть двери для совершенно новых возможностей в гораздо более широкой области физики.

You may also like